智慧工地在工程建設(shè)中的應(yīng)用

楊培林 張建平 陳昶

重慶城建控股（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 重慶 400000

引言

在城市基建工作深化實(shí)行、建筑工程規(guī)模、性能和修建技術(shù)工藝等都愈加豐富，并且工程修建的管理也愈加精細(xì)嚴(yán)謹(jǐn)，在以往粗放化管理模式下，有企業(yè)人員結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、無(wú)序管理、高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境、耗能高等現(xiàn)象的存在，也就難以完全切合現(xiàn)在節(jié)能型建筑企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的趨勢(shì)。所以在現(xiàn)代建筑工程發(fā)展環(huán)節(jié)，采取有效措施實(shí)行管理、消除不合理作業(yè)、加強(qiáng)工程修建的快捷性、提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境適應(yīng)能力便都成了地方政府和社會(huì)相關(guān)部門所要加強(qiáng)重視的工作。

1 智慧工地的概念

在宏觀層面上進(jìn)行分析，就能夠發(fā)現(xiàn)，智慧工地在具體運(yùn)行時(shí)，基本上都是借助了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)條件，也就是說(shuō)把通訊、傳感、云計(jì)算等新型技術(shù)進(jìn)行了融入，借助對(duì)各種智能系統(tǒng)、信息傳遞系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的完善，促進(jìn)建筑工程快速發(fā)展著更加先進(jìn)的管理層面。對(duì)建筑企業(yè)，勞務(wù)市場(chǎng)等輸出了更具針對(duì)性的業(yè)務(wù)決策和更加先進(jìn)的管理規(guī)劃，促進(jìn)了建筑工程現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息與工程發(fā)展間的充分聯(lián)合，明顯加強(qiáng)了建筑工程修建的快捷性、成效性和穩(wěn)定性，也增進(jìn)了工程各工作組間的溝通合作[1]。

2 智慧工地建設(shè)的必然性

現(xiàn)代建筑業(yè)發(fā)展網(wǎng)通常都會(huì)體現(xiàn)出，項(xiàng)目恒定，工程架構(gòu)不統(tǒng)一、風(fēng)格和樣貌不斷創(chuàng)新等狀態(tài)，在工程實(shí)際修建時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)各方面條件也非常惡劣，導(dǎo)致工程修建伴隨了明顯的風(fēng)險(xiǎn)性，安全風(fēng)險(xiǎn)的全面防控難以成行。而且建筑工程的人員眾多，在具體作業(yè)環(huán)節(jié)，所涉及的施工行為主體，基本上都是來(lái)自于鄉(xiāng)鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)人員，這些人員都未能在安全和自我保護(hù)方面體現(xiàn)高度的意識(shí)，也不具備一定的安全常識(shí)基礎(chǔ)，而建筑企業(yè)也未能對(duì)安全防控作出進(jìn)一步考慮，安全管理進(jìn)度難以符合工程發(fā)展的要求，不合理作業(yè)現(xiàn)象屢見不鮮，永遠(yuǎn)在建筑工程具體修建時(shí)，伴隨著諸多不確定因素，安全隱患也較為繁多，使得工程修建時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)頻頻出現(xiàn)，導(dǎo)致工程資源嚴(yán)重?fù)p耗。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐步改進(jìn)升級(jí)，各種先進(jìn)技術(shù)在社會(huì)發(fā)展中起到了顯著的助力，也在建筑修建管理方面具有了積極影響。智慧工地系統(tǒng)的融入與完善便被確定為處理建筑修建管理中的最佳對(duì)策。在建筑修建管理的正式進(jìn)行時(shí)，通常都會(huì)涉及安全操作、人員安全、技術(shù)作業(yè)質(zhì)量等項(xiàng)目。并且在實(shí)際管理環(huán)節(jié)，也表現(xiàn)出明為的特征：一是綜合性，建筑修建管理在實(shí)際進(jìn)行時(shí)，應(yīng)當(dāng)在考慮切合進(jìn)度標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，也進(jìn)一步合理化、最小化財(cái)力的投入，更應(yīng)當(dāng)確保工程發(fā)展的安穩(wěn)性。也就是說(shuō)，對(duì)于一項(xiàng)建筑工程來(lái)說(shuō)，其中管理應(yīng)當(dāng)作用到人員與建材質(zhì)量方面。二是主體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。根據(jù)工程修建進(jìn)展，要求工程人員結(jié)合專業(yè)類別，陸續(xù)上崗，現(xiàn)代建筑工程修建過(guò)程專業(yè)項(xiàng)目繁雜，如此狀態(tài)，就使得工程管理更具艱難性。三是現(xiàn)場(chǎng)管理的高質(zhì)量。在建筑工程的具體修建時(shí)，想要將工程實(shí)地區(qū)域建材設(shè)備及其人員等都做到充分安排，就應(yīng)當(dāng)開展保質(zhì)保效的管理工作[2]。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧工地在工程建設(shè)中的應(yīng)用

3.1 勞務(wù)實(shí)名制管理

從目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)建筑勞務(wù)市場(chǎng)的勞力資源隊(duì)伍規(guī)模較大，但也呈現(xiàn)出企業(yè)用人不合理、人才準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)低、人員結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、專業(yè)能力差異過(guò)大等現(xiàn)象，這樣就可能導(dǎo)致勞務(wù)糾紛等現(xiàn)象的存在，導(dǎo)致工程難以有序發(fā)展，并提高安全風(fēng)險(xiǎn)。勞務(wù)實(shí)名制管理子系統(tǒng)是項(xiàng)目部進(jìn)行規(guī)范管理、規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、保障工人合法權(quán)益、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑和具體舉措，它將工人的姓名、年齡、工種、入職時(shí)間、技能水平和資質(zhì)許可等信息錄入系統(tǒng)，形成完善的人員數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)勞務(wù)人員年齡構(gòu)成、性別比例、屬地來(lái)源、季節(jié)性影響等因素的研究分析，便于勞務(wù)隊(duì)伍的優(yōu)化選擇和有效管理。在人員考勤方面，利用人臉識(shí)別、指紋采集、虹膜驗(yàn)證、門禁閘機(jī)、智能 IC等先進(jìn)技術(shù)和手段，實(shí)時(shí)核驗(yàn)并記錄作業(yè)人員的身份、班組、工種、進(jìn)出場(chǎng)時(shí)間等信息，幫助管理人員完成考勤登記和工時(shí)統(tǒng)計(jì)，為勞務(wù)人員的績(jī)效獎(jiǎng)懲和工資結(jié)算提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，避免出現(xiàn)勞務(wù)糾紛，同時(shí)還能有效杜絕外來(lái)無(wú)關(guān)人員進(jìn)入，強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)人員安全管理。建筑企業(yè)還可以利用GPS及北斗定位功能，通過(guò)佩戴智能安全帽、智能手環(huán)、手機(jī)APP等設(shè)備，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的心率、體溫、作業(yè)狀態(tài)、所處位置和運(yùn)動(dòng)速度等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常情況時(shí)，自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息，有效降低安全事故發(fā)生概率[3]。

3.2 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控

如果建筑工程涉及實(shí)體范圍大，各范圍區(qū)域都不集中、資源流調(diào)現(xiàn)象嚴(yán)重，就會(huì)使人員、建材、設(shè)備的安全、工程修建進(jìn)展，效率等被確定為施工單位所有工作中的重中之重。如果是以智慧系統(tǒng)為支撐，來(lái)修建工程，就可能會(huì)涉及遠(yuǎn)程攝像、無(wú)人機(jī)等系統(tǒng)的應(yīng)用，達(dá)到對(duì)工程實(shí)地區(qū)域各關(guān)口進(jìn)行全面監(jiān)控的目的，這樣可以使建筑工程修建時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)得到盡早辨別和防控，防止了不合理施工、不合理使用機(jī)械、物資嚴(yán)重流失等現(xiàn)象的發(fā)生，相關(guān)工程內(nèi)部工作組需要借助小型移動(dòng)終端中的軟件和電腦，在既定時(shí)間從中了解和分析工程修建進(jìn)展、修建管理狀態(tài)、進(jìn)度標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行程度。遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的合理使用，能夠切實(shí)加強(qiáng)工程修建管理的質(zhì)量成效，避免了人員技能差異導(dǎo)致的無(wú)序化管理，也會(huì)最小化或消除各種安全風(fēng)險(xiǎn)降臨的可能性，將風(fēng)險(xiǎn)消除于起步階段，增進(jìn)建筑工程修建過(guò)程的安穩(wěn)性。

4 基于BIM技術(shù)的智慧工地在工程建設(shè)中的應(yīng)用

4.1 設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

第一是進(jìn)行場(chǎng)地規(guī)劃。再將BIM與GIS技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用的條件下，就能夠?qū)こ虄?nèi)部實(shí)體空間進(jìn)行規(guī)劃，進(jìn)而達(dá)成功能區(qū)各自獨(dú)立、人車通道齊備的規(guī)劃目的，并將建筑功能、塔吊角度定位、采光等作出模擬或預(yù)測(cè)，對(duì)工程與原本周邊建施間的統(tǒng)一性作出探討，提高了建筑工程規(guī)劃的現(xiàn)實(shí)性。建筑物設(shè)計(jì)是后續(xù)建設(shè)活動(dòng)順利進(jìn)行的關(guān)鍵，如果設(shè)計(jì)規(guī)劃不合理，將直接影響到建筑物的功能、質(zhì)量和安全，造成不同程度的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。利用BIM+GIS技術(shù)，可實(shí)施項(xiàng)目場(chǎng)地選擇的場(chǎng)地規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)三區(qū)分離、人車分離、建筑物性能模擬分析、布局設(shè)計(jì)、塔式起重機(jī)、照明等。從科學(xué)、合理、可行的角度研究了周邊環(huán)境的空間關(guān)系，以提高總體規(guī)劃的科學(xué)性、合理性。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程是線性的，在設(shè)計(jì)初始階段沒有進(jìn)行有效的溝通，當(dāng)建筑出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)設(shè)計(jì)會(huì)重新排序，以獲得人力、資源和時(shí)間。利用BIM技術(shù)與GIS技術(shù)提供了一個(gè)信息共享平臺(tái)，各專業(yè)工程師可在同一個(gè)平臺(tái)上設(shè)計(jì)建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電模型，開展廣泛而細(xì)致的溝通，以避免數(shù)據(jù)更新不及時(shí)的現(xiàn)象。借助BIM強(qiáng)大的碰撞檢測(cè)和自動(dòng)糾錯(cuò)功能，盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃中不合理的部分，能夠減少來(lái)自源頭的“錯(cuò)誤、缺失和缺陷”。設(shè)計(jì)變更及成果更新。施工中的關(guān)鍵問(wèn)題是節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，構(gòu)件的連接應(yīng)具有良好的完整性和可靠性，以滿足建筑物的抗震要求，避免施工過(guò)程的偏離。結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的連接采用套筒灌漿工藝，通常在接頭處形成凹槽，利用BIM技術(shù)來(lái)精確設(shè)計(jì)組件類型、材料、規(guī)格、尺寸、加強(qiáng)材料、預(yù)留的預(yù)埋孔等，減少了程序調(diào)整的工作量和時(shí)間。

第二是協(xié)同設(shè)計(jì)與碰撞檢查。在工程以往的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，往往都會(huì)體現(xiàn)出線性發(fā)展態(tài)勢(shì)，工程設(shè)計(jì)組中各專業(yè)之間未能進(jìn)行充分的合作，往往都是在安全問(wèn)題凸顯的條件下，才會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)劃進(jìn)行變更，導(dǎo)致工程現(xiàn)場(chǎng)各方面資源嚴(yán)重?fù)p耗。如果把BIM技術(shù)與云端技術(shù)全面聯(lián)合，作用到信息系統(tǒng)完善中，就可以對(duì)工程設(shè)計(jì)中的信息傳遞提供有利條件，而且各專業(yè)人員可以在這樣的系統(tǒng)中、將建筑架構(gòu)和電氣安裝架構(gòu)作出合理設(shè)置和預(yù)測(cè)，促進(jìn)了各專業(yè)組人員間的配合，防止數(shù)據(jù)修改不及時(shí)問(wèn)題的存在。不僅如此，在對(duì)BIM技術(shù)合理應(yīng)用的條件下，就能夠?qū)こ淘O(shè)計(jì)計(jì)劃中的缺陷進(jìn)行盡早辨別和彌補(bǔ)，進(jìn)而在根本上避免了由于缺陷而引發(fā)的窩工現(xiàn)象[4]。

第三是復(fù)雜節(jié)點(diǎn)分析。一直以來(lái)，工程修建過(guò)程最關(guān)鍵性的就是節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，應(yīng)該保證構(gòu)建縱橫節(jié)點(diǎn)連接的重復(fù)完善，保證切實(shí)建筑防震標(biāo)準(zhǔn)，防止工程修建過(guò)程伴隨缺陷。近些年來(lái)，建筑架構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接基本上都是借助了灌漿套筒的模式，也往往都會(huì)在節(jié)點(diǎn)區(qū)位進(jìn)行坑槽的設(shè)置，使構(gòu)件鋼材具有了鋸齒狀或彎鉤狀，如果將BIM技術(shù)融入其中，就可以將構(gòu)件型號(hào)、屬性、預(yù)留孔洞等作出更加精細(xì)的設(shè)置，降低了設(shè)計(jì)計(jì)劃制定方面的資源投入。

4.2 施工階段的應(yīng)用

第一是物料管理。在以往的工程物料管理環(huán)節(jié)，往往都是借助人類來(lái)對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的物料進(jìn)行質(zhì)檢和驗(yàn)收，導(dǎo)致物料存儲(chǔ)和入庫(kù)缺乏有序性，出入庫(kù)過(guò)程也存在錯(cuò)項(xiàng)，繼而則又使得物料的完善性難以得到保證。以BIM技術(shù)模型的建立，建立施工進(jìn)度標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)規(guī)劃物料出入庫(kù)的時(shí)間順序；在物料設(shè)備質(zhì)檢驗(yàn)收環(huán)節(jié)，將所涉品名、尺寸、總量及其屬性等作出序號(hào)編排，最后再結(jié)合BIM立體模型顯示的工程修建流程以及設(shè)備定位等信息，將物料設(shè)備作出類別性的劃分和入庫(kù)，從而使工程物料管理體現(xiàn)嚴(yán)謹(jǐn)性。

第二是吊裝作業(yè)。吊裝屬于工程修建中的基本環(huán)節(jié)，在設(shè)備狀態(tài)、人員崗位技能和素養(yǎng)方面都有著嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，在工程建設(shè)具體開展前，以BIM技術(shù)為指導(dǎo)，將吊裝流程作出立體化呈現(xiàn)，了解塔吊行時(shí)的角度、起重力矩和建筑架構(gòu)間的關(guān)聯(lián)性，切實(shí)保證塔吊作業(yè)的有序開展。在建筑工程中，一旦發(fā)生安全事故，將給家庭、企業(yè)、社會(huì)帶來(lái)巨大影響。傳統(tǒng)的技術(shù)安全告白，多以口頭或書面形式進(jìn)行，施工人員了解不深，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)部分無(wú)法準(zhǔn)確判定，例如邊界洞口和高地作業(yè)，通過(guò)建立高精度的BIM模型進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。把BIM模型引入VR程序引擎，設(shè)計(jì)出真實(shí)的場(chǎng)景環(huán)境，人沉浸在這些“真實(shí)”的場(chǎng)景中直觀地感受到由機(jī)械損傷等安全事故造成的危險(xiǎn)，支撐著模具的崩潰，其目的是使人們對(duì)安全生產(chǎn)和從高處墜落、正在施工中的電擊、火災(zāi)逃生等標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的重要性，提高安全意識(shí)，學(xué)習(xí)應(yīng)急對(duì)策，加強(qiáng)人員防護(hù)技能，實(shí)現(xiàn)安全教育與培訓(xùn)。

第三是進(jìn)度管理。工程進(jìn)度管理在具體進(jìn)行時(shí)，以BIM技術(shù)指導(dǎo)建立了基本的立體模型，同時(shí)在模型中也增設(shè)了時(shí)間、資源兩個(gè)方面的內(nèi)容，這樣可以促進(jìn)專業(yè)人員和管理者對(duì)工程件進(jìn)度和資源作出動(dòng)態(tài)化關(guān)注，盡早避免工程設(shè)計(jì)計(jì)劃中的缺陷，以逐步對(duì)施工方案進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，避免工程工期延長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)方面的損耗。把分行巡檢中總結(jié)出的質(zhì)量問(wèn)題整理成影像傳遞至指定工作組，以保證這些質(zhì)量問(wèn)題可以在立體模型上得以清晰呈現(xiàn)，工程各環(huán)節(jié)主要負(fù)責(zé)人就能夠通過(guò)模型中顯示的數(shù)據(jù)，了解工程質(zhì)量掌控狀態(tài)，了解工程進(jìn)度，加強(qiáng)進(jìn)度管理質(zhì)量成效[5]。

5 結(jié)束語(yǔ)

在智慧型工程修建環(huán)節(jié)融入了豐富的先進(jìn)技術(shù)，然后借助對(duì)綜合管理系統(tǒng)的完善，達(dá)到將風(fēng)險(xiǎn)作出實(shí)時(shí)辨別和預(yù)警防控的目的，對(duì)工程實(shí)地區(qū)域作出嚴(yán)謹(jǐn)管理，緩解了工作人員作業(yè)負(fù)擔(dān)，加強(qiáng)了工程管理質(zhì)量成效，保證企業(yè)各方面效益的提升，也助力建筑行業(yè)快速向更高層面升級(jí)。